Расчёт и проектирование установки для получения жидкого кислорода — страница 6

  • Просмотров 2509
  • Скачиваний 192
  • Размер файла 72
    Кб

146 335,9 58,6 98,4 - 40,48 9 – 9 143 328,6 65,9 93,2 - 45,54 10 – 10 138 319,22 75,28 88 372,6 50,6 ΔТсринт = n/Σ(1/ΔТср) № ΔТср 1/ΔТср 1 40 0,025 2 37 0,027 3 38 0,026 4 39 0,0256 5 41 0,0244 6 43 0,0233 7 45 0,0222 8 47 0,0213 9 50 0,02 10 50 0,02 Σ(1/ΔТср) = 0,235 ΔТср = 10/0,245 = 42,6 К д) Расчёт основного теплообменника. Для расчёта теплообменника разбиваем его на 2 трёхпоточных. Для удобства расчёта исходные данные сводим в таблицу. Поток Рср, ат. Тср, К Ср, кДж/кгК Уд. Объём v, м3/кг μ, кг*с/м2 *107 λ, Вт/мК, *103 Прямой

(воздух) 45 226,5 1,187 0,005 18,8 23,6 Обратный (О2 под дав) 100 190 2,4 0,00106 108 15 Обратный (N2 низ дав) 1,3 155 1,047 0,286 9,75 35,04 Прямой поток. 1)Скорость потока принимаем ω = 1 м/с 2) Секундный расход Vсек = V*v/3600 = 1711*0,005/3600 = 2,43*10-3 м3/с 3) Выбираем тубку ф 12х1,5 мм 4) Число трубок n = Vсек/0,785dвн ω = 0,00243/0,785*0,0092*1 = 39 шт Эквивалентный диаметр dэкв = 9 – 5 = 4 мм 5) Критерий Рейнольдса Re = ω dвнρ/gμ = 1*0,004*85,4/9,81*18,8*10-7 = 32413 6) Критерий Прандтля Pr = 0,802 (см. [2]) 7) Критерий Нуссельта: Nu = 0,023

Re0,8 Pr0,33 = 0,015*324130,8*0,8020,33 = 63,5 8) Коэффициент теплоотдачи: αВ = Nuλ/dвн = 63,5*23,6*10-3/0,007 = 214,1 Вт/м2К Обратный поток (кислород под давлением): 1)Скорость потока принимаем ω = 1 м/с 2) Секундный расход Vсек = V*v/3600 = 320*0,0011/3600 = 9,8*10-5 м3/с 3) Выбираем тубку ф 5х0,5 мм гладкую. 4) Критерий Рейнольдса Re = ω dвнρ/gμ = 1*0,007*330,1/9,81*106*10-7 = 21810 5) Критерий Прандтля Pr = 1,521 (см. [2]) 6) Критерий Нуссельта: Nu = 0,023 Re0,8 Pr0,4 = 0,015*218100,8*1,5210,33 = 80,3 7) Коэффициент теплоотдачи: αВ =

Nuλ/dвн = 80,3*15*10-3/0,007 = 172 Вт/м2К Обратный поток (азот низкого давления) 1)Скорость потока принимаем ω = 15 м/с 2) Секундный расход Vсек = V*v/3600 = 1391*0,286/3600 = 0,11 м3/с 3) Живое сечение для прохода обратного потока: Fж = Vсек/ω = 0,11/15 = 0,0074 м2 4) Диаметр сердечника принимаем Dc = 0,1 м 4) Критерий Рейнольдса Re = ω dвнρ/gμ = 15*0,004*2,188/9,81*9,75*10-7 = 34313 5) Критерий Нуссельта: Nu = 0,0418 Re0,85 = 0,0418*343130,85=299,4 7) Коэффициент теплоотдачи: αВ = Nuλ/dвн = 299,4*35,04*10-3/0,01 = 1049

Вт/м2К Параметры всего аппарата: 1) Тепловая нагрузка азотной секции QA = AΔiA/3600 = 1391*(454,6 – 381,33)/3600 = 28,3 кВт 2) Среднеинтегральная разность температур ΔТср = 54,7 К 3) Коэффициент теплопередачи КА = 1/[(1/αв)*(Dн/Dвн) + (1/αА)] = 1/[(1/214,1)*(0,012/0,009) + (1/1049)] = 131,1 Вт/м2 К 4) Площадь теплопередающей поверхности FA = QA/KA ΔТср = 28300/131,1*54,7 = 3,95 м2 5) Средняя длина трубки с 20% запасом lА = 1,2FA /3,14DHn = 1,2*3,95/3,14*0,012*32 = 3,93 м 6) Тепловая нагрузка кислородной секции QК =

КΔiA/3600 = 0,183*(467,93 – 332)/3600 = 15,1 кВт 7) Коэффициент теплопередачи КК = 1/[(1/αв) + (1/αК) *(Dн/Dвн)] = 1/[(1/214,1) + (1/172) *(0,01/0,007)]=77 Вт/м2 К 8) Площадь теплопередающей поверхности FК = QК/KК ΔТср = 15100/77*25 = 7,8 м2 9) Средняя длина трубки с 20% запасом lК = 1,2FК /3,14DHn = 1,2*7,8/3,14*0,01*55 = 5,42 м Принимаем l = 5,42 м. 10) Теоретическая высота навивки. Н = lt2/πDср = 17*0,0122/3,14*0,286 = 0,43 м. Второй теплообменник. Поток Рср, ат. Тср, К Ср, кДж/кгК Уд. Объём v, м3/кг μ, кг*с/м2 *107 λ, Вт/мК, *103